汽車底盤常用金屬材料機(jī)械性能研究

1、汽車底盤常用金屬材料機(jī)械性能研究 目前汽車底盤材料中比較常用的金屬材料包括合金鋼、鑄鐵以及鋁合金材料。本文通過相關(guān)參考文獻(xiàn)的調(diào)研，對汽車底盤金屬材料中的鋼鐵材料以及鋁合金材料的力學(xué)性能及使用現(xiàn)狀進(jìn)行了深入的分析。首先主要介紹了等溫淬火球墨鑄鐵，這種材料因其優(yōu)異的綜合力學(xué)性能在汽車底盤零部件方面取得了比較廣泛的應(yīng)用；其次重點(diǎn)介紹了使用在汽車底盤6000系列鋁合金材料，分析了al-mg-si合金的研究現(xiàn)狀。 目前汽車底盤各部件的材料主要包括了傳動部件、行使部件、轉(zhuǎn)向部件以及制動系統(tǒng)部件。傳動部件中的離合器片采用的是玻璃纖維以及石墨加金屬粉末壓制而成，或者是經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理的合金鋼材。變速器外殼通常采用

2、鑄鐵及合金鋼；萬向傳動裝置的材料一般為灰鑄鐵。在行使部件中的車架一般使用碳素鋼，車橋采用灰鑄鐵或者優(yōu)質(zhì)碳素鋼；在轉(zhuǎn)向部件中，采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼或者鑄鐵來制造轉(zhuǎn)向橫拉桿，合金調(diào)質(zhì)鋼用在轉(zhuǎn)向節(jié)。制動系統(tǒng)中的輪缸所用材料為鑄鐵，制動管路的材料為鑄鐵。本文通過大量參考文獻(xiàn)的調(diào)研與分析，研究了汽車底盤常用的金屬材料的力學(xué)性能們主要包括了合金鋼、球鐵以及鋁合金部件。等溫淬火球鐵材料的力學(xué)性能 等溫淬火球墨鑄鐵具有很高的強(qiáng)度和韌性，十分適合用作汽車零部件，國外已經(jīng)廣泛使用這種球墨鑄鐵制造傳動齒輪以及底盤零件。在歐美等發(fā)達(dá)國家的等溫淬火零部件的使用量達(dá)到了50%以上，其中又以底盤零部件為主，如表1所示。表1 等溫

3、淬火球墨鑄鐵在歐洲與美國市場中的應(yīng)用中、重型卡車輕型汽車建筑礦山農(nóng)機(jī)通用機(jī)械鐵路能源北美26%25%8%14%11%16%/歐洲34%14%22%4%5%3%18%等溫淬火球墨鑄鐵通過加入合金元素使得原有的鐵素體與珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)獒槧畹蔫F素體與富碳的奧氏體組織。正是由于這種顯微組織，使得這種材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能。與合金鋼材相比，比強(qiáng)度高、低能耗、產(chǎn)生的噪音比較小，具有較好的斷裂韌性，同時還具備著普通灰鑄鐵優(yōu)異的力學(xué)性能。在金屬材料斷裂的過程中，通常根據(jù)斷口的形貌分為韌性斷裂和脆性斷裂，對于汽車底盤零部件而言，這一類型金屬材料的斷裂方式必須為韌性斷裂，所以等溫淬火球墨鑄鐵的斷裂方式一般為韌性斷裂，

4、在保證具有較高強(qiáng)度的同時，還具備了良好的塑韌性。對于汽車底盤材料而言，不僅要求具有較高的強(qiáng)度，還要有良好的塑性和韌性。汽車底盤常用的金屬材料的性能見表2。表2 汽車底盤常用金屬材料的力學(xué)性能材料熱處理工藝抗拉強(qiáng)度/mpa屈服強(qiáng)度/mpa延伸率/%沖擊韌性kv2/j硬度/hb彎曲疲勞強(qiáng)度/mpa鋼45840淬火，600回火600355163922938840cr850淬火，520回火98078594720942235crmoa850淬火，550回火9808351263229430zg230-450820-840淬火，550-650回火4502302225163-217-zg40cr830-860

5、淬火，520-580回火62834518229-231球鐵qt400-18退火4002501812-14130-180200-220qt450-10退火4503101012-14160-210200-220qtd900-8（adi）900淬火，300回火900600812302450qtd10510-6（adi）900淬火，270回火1050700610.6340485經(jīng)過噴丸表面處理以后的等溫淬火球墨鑄鐵的抗彎強(qiáng)度提高了40%以上。2.汽車底盤鋁合金材料 汽車底盤常用的鋁合金材料主要包括了鑄造鋁合金以及熱處理強(qiáng)化形變鋁合金。鑄造鋁合金材料具有冶煉工藝比較簡單，鑄造工藝性能優(yōu)良，力學(xué)性能良好從

6、而受到汽車制造業(yè)的廣泛關(guān)注。目前汽車底盤產(chǎn)用的鋁合金材料為6000系列鋁合金。6000系列的鋁合金的鍛造性能比較好，在進(jìn)行熱力鍛造的過程中，鋁合金型材表面并沒有氧化皮，鍛造余量較少，鋁合金的耐腐蝕性較好，并沒有應(yīng)力腐蝕開裂的現(xiàn)象。在制造汽車底盤材料的鋁合金比較典型的牌號就是6061鋁合金。6000系列鋁合金在制造汽車底盤、搖臂以及控制臂等汽車關(guān)鍵零部件方面具有較大的優(yōu)勢。上海交通大學(xué)研究了al-mg-si合金，向該合金中添加了相關(guān)晶粒細(xì)化的元素。固溶時效以后得到的力學(xué)性能如表2所示。表2 al-mg-si合金材料參數(shù)t/mmdire/gpas/mpab/mparnc/mpa1069.3370.

7、5381.20.560.047460.24564.6360.1374.70.590.043445.39071.2364.1379.30.590.04443.52006年美國福特汽車公司開發(fā)了sg112-t4al合金，這種合金就是在鋁中加入了1%si和0.5%左右的mg元素。這種鋁合金在冷加工以前其強(qiáng)度為110mpa，比一般的鋁合金低30mpa，但是在噴漆一小時后強(qiáng)度增加到210mpa，強(qiáng)度提高一倍，超過了鐵的強(qiáng)度。該合金的烤漆溫度與鋼板相同均為180，而傳統(tǒng)鋁合金的烤漆溫度均在200。盡管6000系列鋁合金的價格是鋼管的2倍，但是每輛車的外殼可以降重50%左右。通過優(yōu)化6000系列合金的化學(xué)成

8、分和各種加工工藝，研制出性能更強(qiáng)的6000系列車身用鋁合金，例如超塑性鋁合金。通過改變熱處理工藝，提高6000系列鋁合金的使用系能，歐美等發(fā)達(dá)國家的材料工作者開展了旨在提高了合金綜合性能的固溶+時效+再時效處理技術(shù)的研究，將來6000系列的鋁合金t6處理可以改為rra處理，目的是為了在晶界分布的連續(xù)鏈狀析出相改變?yōu)椴贿B續(xù)的非共格析出相。al-mg-si合金中cu含量的增加會降低合金的抗腐蝕性能，同時合金的峰值硬度和抗拉強(qiáng)度也會呈現(xiàn)不同程度的升高。德國的汽車制造商為了控制鋼板的抗腐蝕性能，要求cu元素的含量要低于0.1%。但是北美汽車制造商為了提高鋁合金板材的強(qiáng)度，添加的銅元素的含量達(dá)到了0.7%，研制出了aa6111合金。目前汽車底盤材料中比較常用的金屬材料包括合金鋼、鑄鐵以及鋁合金材料。本文通過相關(guān)參考文獻(xiàn)的調(diào)研，對汽車底